軽いスカラー粒子を含む電弱カイラル有効理論による新物理の探索

2012年に大型ハドロン衝突型加速器(LHC)実験によってヒッグス粒子が発見され、素粒子標準模型が確立されて以降、素粒子標準模型を超える新物理探索が精力的に行われている。そこで申請者は、"ユニタリティ(確率の保存則)"という理論が満たすべき性質に着目して、模型の詳細に立ち入らない立場から素粒子標準模型を超える新物理の可能性について検討した。まず申請者は、TeVスケールに新たなスピン1粒子が存在する可能性について調べた。このような新たなスピン1粒子は、電弱対称性の拡張を伴う新物理模型や、動力学的に電弱対称性を破るような新物理模型にしばしば現れる。LHC実験でもこのようなスピン1粒子の実験的探索がなされており、この実験探索は、スピン1粒子がクォークやレプトンに崩壊する場合、つまり、フェルミオンに崩壊する場合だけでなく、スピン1粒子が電弱ゲージ粒子やヒッグス粒子とったボソンに崩壊する場合についても精力的になされている。本年度の研究において、申請者は、摂動論的ユニタリティという理論的要請のみを使って、スピン1粒子のボソン崩壊が抑制されることを見出した。この成果は、将来新たなスピン1粒子のボソン崩壊が発見された場合に、仮定された理論的性質が成り立たず、スピン1粒子以外の新たな粒子探索に示唆を与えるものである。この研究成果は学術論文としてまとめた。また、新たなスピン1粒子を含む新物理探索に加え、前年度に引き続き、拡張ヒッグス模型など新たなスピン0粒子を含む模型の研究についても共同研究者とともに議論をすすめた。特に、荷電スカラー粒子を含む新物理模型に関して、摂動論的ユニタリティと理論のくりこみ可能性との間に新たに非自明な関係を見出すことができている。

2012年に大型ハドロン衝突型加速器(LHC)実験によってヒッグス粒子が発見され、素粒子標準模型が確立されて以降、素粒子標準模型を超える新物理探索が精力的に行われている。そこで申請者は、"ユニタリティ(確率の保存則)"という理論が満たすべき性質に着目して、模型の詳細に立ち入らない立場から素粒子標準模型を超える新物理の可能性について検討した。まず申請者は、TeVスケールに新たなスピン1粒子が存在する可能性について調べた。このような新たなスピン1粒子は、電弱対称性の拡張を伴う新物理模型や、動力学的に電弱対称性を破るような新物理模型にしばしば現れる。LHC実験でもこのようなスピン1粒子の実験的探索がなされており、この実験探索は、スピン1粒子がクォークやレプトンに崩壊する場合、つまり、フェルミオンに崩壊する場合だけでなく、スピン1粒子が電弱ゲージ粒子やヒッグス粒子とったボソンに崩壊する場合についても精力的になされている。本年度の研究において、申請者は、摂動論的ユニタリティという理論的要請のみを使って、スピン1粒子のボソン崩壊が抑制されることを見出した。この成果は、将来新たなスピン1粒子のボソン崩壊が発見された場合に、仮定された理論的性質が成り立たず、スピン1粒子以外の新たな粒子探索に示唆を与えるものである。この研究成果は学術論文としてまとめた。また、新たなスピン1粒子を含む新物理探索に加え、前年度に引き続き、拡張ヒッグス模型など新たなスピン0粒子を含む模型の研究についても共同研究者とともに議論をすすめた。特に、荷電スカラー粒子を含む新物理模型に関して、摂動論的ユニタリティと理論のくりこみ可能性との間に新たに非自明な関係を見出すことができている。